O monitoramento das condições do óleo “on-line” proporciona redução no custo global de manutenção, permitindo a maior utilização do componente e dos fluidos

por Alex Peixoto

Um dado conhecido no campo da manutenção mecânica é o fato de que aproximadamente 70 a 80% das causas que provocam a parada de funcionamento de máquinas equipadas com sistemas hidráulicos e circuitos de lubrificação a óleo, são devidas à contaminação presente no óleo.
Esta contaminação que pode ser sólida, líquida e gasosa, penetra no circuito hidráulico através de pontos e ações favoráveis que permitem seu ingresso como:
* aberturas no reservatório;
* pontos de vazamento;
* vedações desgastadas;
* respiros inadequados;
* abastecimentos sem a devida precaução;
* instalação de componentes com contaminação excessiva para o sistema;
* lavagens externas de equipamento;
* vazamentos internos de trocadores de calor e fluidos de processo.
Além do ingresso indesejado vindo do meio externo, a contaminação também pode ser gerada internamente no circuito de óleo em função dos mecanismos de desgaste que ocorrem no interior dos componentes como bombas, válvulas de controle, direcionais, de ajuste, mangueiras, atuadores e mancais. Em muitos sistemas, estes mecanismos de desgaste são os principais agentes de multiplicação de partículas sólidas, sendo estas geradas por abrasão, erosão, fadiga, choques mecânicos, entre outros, provocando em sistemas equipados com filtração inadequada, uma reação em cadeia que leva o equipamento a uma parada não programada. Esta multiplicação é tanto mais crítica quanto menores forem as folgas dinâmicas entre as partes móveis dos componentes.

Isso faz com que além da contaminação sólida, a contaminação líquida provocada pela água sejam as mais críticas, uma vez que a maioria dos óleos hidráulicos de lubrificantes são ainda de base mineral.
Portanto, cabe à manutenção monitorar as condições do óleo buscando antecipar-se a falhas catastróficas, garantindo maior disponibilidade de máquina, eficiência e vida útil dos componentes.
As falhas que podem ocorrer no sistema apresentam-se estatisticamente sob a forma de uma curva em U (veja a figura 2), ou mais popularmente conhecida como “curva da banheira”, na qual a incidência de falhas no início da vida útil do equipamento, via de regra é elevada e pode ser causada por erros de montagem, limpeza e abastecimento inadequados, instalação de componentes contaminados e desregulados, e até mesmo erros de projeto.
Uma vez corrigidos estes problemas, o equipamento entra na fase “horizontal” desta curva operando com reduzido índice de falhas. Quanto maior for o controle do equipamento, maior será esta parte da curva.

Após esta fase, começa a ocorrer uma incidência maior de falhas que podem provocar uma falha catastrófica, levando o equipamento a uma parada não programada para manutenção corretiva, gerando um custo elevado.
Em se adotando procedimentos de manutenção preventiva através da substituição prematura de componentes e fluidos sem que haja a constatação de terem atingido o máximo tempo possível de utilização, os custos de manutenção diretos e indiretos também são muito elevados. isso sem contar a má utilização da mão de obra.
O monitoramento das condições do óleo hidráulico ou lubrificante “on-line” oferece uma redução no custo global de manutenção indicando o ponto otimizado da curva de falhas, permitindo maior utilização do componente e dos fluidos.
O monitoramento pode ser feito com baixo custo de instalação através de sensores simples ou combinados, que oferecem mais de uma informação em um único instrumento ou em um único ponto.
A Hydac disponibiliza atualmente através da divisão Eletrônica, sensores para o monitoramento “on-line” de condição das seguintes informações relacionadas ao fluido:
* pressão;
* temperatura;
* vazão;
* nível do óleo contido no reservatório;
* teor de saturação do óleo por água;
* contaminação por particulado sólido;
* viscosidade;
* envelhecimento do fluido.
Estes instrumentos emitem sinais analógicos de saída de fácil interpretação pelos sistemas de gerenciamento de equipamentos, podendo ser de 4 a 20 mA ou 0 a 10 V, por exemplo.

Além disso, a Hydac também disponibiliza softwares dedicados para interpretação de alguns destes instrumentos de monitoramento, como é o caso do CoCoS - contamination control software - destinado à interpretação dos dados obtidos nos sensores de contaminação sólida CS1000, CS2000 e dos contadores portáteis de partículas.
Atualmente estes sensores podem ser instalados praticamente em qualquer ponto do circuito, oferecendo a leitura “on-line” através de recursos auxiliares que permitem a aquisição de dados onde normalmente somente seria possível através de leituras locais ou de coletas de amostras para análise externa.
Esse é o caso dos sensores de contaminação sólida que exigem algumas condições mínimas de pressão e vazão, ou seja, limites operacionais definidos, assim como a estabilidade destas condições.
A utilização de sensores “on-line” não tem como objetivo eliminar as análises de laboratório efetuadas para acompanhamento das propriedades dos fluidos, mas sim informar imediatamente qualquer alteração mais significativa na tendência observada através de análises periódicas, promovendo assim maior confiabilidade ao processo.
A antecipação na obtenção da informação de uma possível anomalia no fluido, como foi mencionado acima, permite a rápida ação da manutenção de forma eficaz, reduzindo assim os custos, pois é possível a implantação de alarmes nos comandos dos equipamentos, permitindo até mesmo o envio de sinais via e-mail ou mesmo para um celular pré-definido.

Um exemplo de recursos que viabilizam a instalação em pontos críticos pode ser visualizado na figura 4, com três diferentes situações possíveis de serem encontradas em sistemas hidráulicos para posicionamento do sensor, que são:
*Instalação direta num ponto com vazão fixa e pressão controlada;
*Instalação em um ponto com pulsação de pressão;
*Instalação com bomba auxiliar captando o óleo do reservatório.
Estes dispositivos permitem também a instalação simultânea de sensores de saturação por água, temperatura, viscosidade e envelhecimento do óleo.
O monitoramento “on-line” da presença de água nos fluidos minerais informa simultaneamente duas características que permitem saber o percentual de água dissolvida no óleo para que, antes da formação de água livre, possa ser iniciado o processo de desidratação a vácuo.
Estas duas grandezas são o percentual de água dissolvida e a temperatura, pois este percentual cai com a elevação da temperatura em função do maior espaçamento das moléculas do óleo.

Para um melhor entendimento do conceito do percentual de saturação do óleo por água, podemos fazer uma analogia com a umidade relativa do ar, isto é, a formação da água livre no óleo (100 % de saturação) equivale a precipitação, ou seja, à chuva.
Este percentual é válido para qualquer tipo e formulação de fluido mineral, pois o sensor avalia a água dissolvida independentemente da formulação do óleo, podendo admitir mais ou menos água conforme indicado na figura 5.